Беспроводные нейрокомпьютерные интерфейсы – важная отрасль вспомогательных технологий, которые позволяют парализованным людям печатать на компьютере или управлять роботизированными протезами силой мысли. На протяжении десятков лет в эксплуатации подобных устройств специалисты полагались на массивные косы проводов, которые соединяли сенсорный массив электродов в мозге человека с внешним компьютером. Учёные из Брауновского университета опубликовали доклад о первом успешном испытании беспроводного нейрокомпьютерного интерфейса Brown Wireless Device (BWD) в домашних условиях в рамках проекта BrainGate.

В исследовании «Home Use of a Percutaneous Wireless Intracortical Brain-Computer Interface by Individuals With Tetraplegia», опубликованном в научном журнале IEEE Transactions on Biomedical Engineering, биоинженеры из Брауновского университета описали особенности эксплуатации беспроводного нейрокомпьютерного интерфейса BWD на примере двух участников клинического испытания. В обоих случаях испытуемым установили по два сенсорных массива с 96 электродами, обеспечивающими передачу сигналов с понейронным разрешением. Вместо традиционной системы кабелей исследователи подключили к моторной коре два компактных внешних передатчика весом около 43 граммов и размером до 5 см каждый. Кроме модулей беспроводной связи они содержат в себе аккумуляторные батареи, которые гарантируют до 36 часов автономной работы. Электроды считывали активность моторной коры головного мозга испытуемых и передавали данные на компьютер: модуль беспроводной связи обеспечивает широкополосную связь со скоростью передачи нейронных сигналов до 48 мегабит в секунду при минимальном потреблении энергии.

Устройство BWD уже несколько лет успешно проходило доклинические исследования, однако для его применения в качестве официальной системы проекта BrainGate биоинженерам было необходимо провести дополнительные тесты. Участниками клинического исследования стали 35-летний и 63-летний мужчины, парализованные ниже шеи вследствие повреждений спинного мозга. Поскольку старт испытаний в марте 2020 года совпал с началом пандемии COVID-19, члены исследовательской группы и техники не имели возможности посещать испытуемых для настройки и оценивания работы устройств. К счастью, им удалось научить медицинский персонал, обслуживающий парализованных участников исследования, управляться с установкой и поддержанием беспроводного соединения.

Подобные сложности могли бы стать ощутимым препятствием на пути развития беспроводных нейрокомпьютерных интерфейсов. Однако в действительности они не только продемонстрировали надёжность и потенциал технологии, но и предоставили исследователям уникальную возможность отслеживать деятельность интерфейса в течение продолжительного времени. Испытуемые быстро освоили интерфейс BWD: благодаря отсутствию громоздких кос проводов они могли круглосуточно без каких-либо неудобств использовать устройство, снабжая исследователей долгосрочными данными о работе устройства как в периоды активности, так и во сне.

Новый этап испытаний BWD показал, что беспроводные нейрокомпьютерные интерфейсы нисколько не уступают своим проводным предшественникам. Испытуемые сумели достичь аналогичных показателей скорости работы с клавиатурой и точности управления курсором. Теперь людям, нуждающимся в использовании подобных систем, не придётся быть физически привязанными к оборудованию. Другими словами, внедрение беспроводной передачи сигналов открывает новые возможности применения нейрокомпьютерных интерфейсов. По словам учёных, результаты клинического исследования BWD в домашних условиях служат наглядным примером пока небольшого, но значимого прогресса в развитии внутрикортикальных систем, способных хотя бы отчасти восстановить самостоятельность людей, утративших возможность двигаться.